光信号调制特性分析.docx

1、光信号调制特性分析4电光调制特性错误!未找到引用源。4.1电光效应：当晶体受电压作用时，晶体的折射率会发生变化，引起通过晶体的光波特性发生变化，称晶体的电光效应。当晶体的折射率与外加电场幅度成线性变化时，称为线性电光效应，即普科尔效应。当晶体的折射率与外加电场幅度的平方成比例变化时，称为非线性电光效应，即克尔效应。电光调制器主要利用晶体的普科尔效应。4.2电光调幅:用来调节调制器的偏置位置。电）U休（平宥牌轴）2】'糊相位延迟n时所需要的电压为VJI,当调制电压为:v=Vmsin(a)mt)电光晶体（如KPD,磷酸二氢钾）在外加电压V,偏振器与双折射X，和v'成45°

2、角。延迟液晶片产生固定相位差2分之兀，总的相位延迟：t7T12+mIVn阶5?阶5?4.3电光调相：外加电场不改变传输光的偏振态，而只改变光的相位。相位调制因子与所加电压成正比。起偏振器.rw5声光调制5.1声光效应：超声波是纵向波，它在声光介质中传输时会引起介质密度发生交替的变化，使介质的折射率发生相应变化。光波通过此介质时，光的强度、频率等均随超声场变化，称声光效应。受超声波作用的晶体相当于一个衍射光栅，光栅的条纹间隔等于声波波长。5.2声光调制器：主要组成：声光介质、电声换能器、驱动电源、吸声（或反射）装置、耦合介质。工作原理：调制电信号通过换能器转换为超声波，使声光介质的折射率产生随时

3、间交替变化，平行光通过它时，声致光衍射使出射光具有随时间周期变化的光程差，即调制光波。电极引线电声换能器电声换能器耦合介质I声光介质5磁光调制5.1磁光效应：在磁场作用下，光波的偏振方向发生偏转的现象。5.2磁光调制：平行于光波传播的磁场B,光波电场的偏振方向旋转角度与B及材料长度成正比。5.3光盘写入原理：信息的写入：用大功率激光照射存储单元，使其温度升高到该单元的原有磁场消失，让它在要写入信号产生的磁场中冷却，则该单元的磁场方向将与外磁场一致并保存5.4信号的读出：用小功率激光照射存储介质，经透射或反射的光的偏振面发生旋转，转动的方向取决于该单元的磁场方向，即写入时的外磁场方向。半导体激光

4、器准直透镜起偏器二一聚焦透镜聚焦透镜分束器检偏器光电转换光盘参考文献1宋菲君.书名近代光学信息处理.北京:北京大学出版社，1999；167-169.2赵达尊，张怀玉.空间光调制器M.北京：北京理工大学出版社，19923陈家璧，苏显渝.光学信息技术及原理M.北京：高等教育出版社.4王兆安，黄俊.电力电子技术M.北京：机械工业出版社.5吴强，郭光灿：.光学M.高等教育出版社.6谢毅，现代光通信测试技术发展动态A;2001年电子测量新技术报告会C;2001年.7叶青;刘峰;瞿荣辉;方祖捷；一种基于光纤光栅的毫米波副载波光纤通信方案J;光学学报;2006年10期.8陈良尧;光通信在中国N;中国计算机报

5、;2000年.9蒋丽娟;朱道伟；无纤光通信技术及其应用A;全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(0FCI0'2001)论文集C;2001年.10严剑锋;光通信测试仪器进展迅速N;人民邮电;2009年.11光调制技术及器件J；中国光学与应用光学文摘；1997年03期.12翁文泉;陈息良；电光调制器的偏压自动控制J;应用激光；1981年05期.致.谢摘要近几十年来，光信号技术以其未有的独有的一系列有点给人们带来了前所优质通信手段。在经历了一个蓬勃发展的阶段之后，通信技术的高速发展再一次刺激了光信号技术的发展。而光信号的调制技术是应对这些新要求的一个重要手段。根据不同的情况，合理的选

6、择不同的调制方式则能有效的解决当前的技术难题，将光信号技术推向一个新的阶段。本文围绕调制的四种类型进行分析其特点进行研究。关键词：光信号、光调制、电光调制、声光调制、磁光调制错误!未找到引用源。AbstractInrecentdecades,opticalsignaltechnologywithitsunprecedenteduniqueseriesofhavealittlebringshighqualitycommunicationsbefore.Afterastageofvigorousdevelopment,therapiddevelopmentofmoderncommunication

7、technologyonceagaintostimulatethedevelopmentoftheopticalsignaltechnology.Andopticalsignalmodulationtechniqueisanimportantmeanstorespondtothesenewrequirements.Accordingtothedifferentsituation,thereasonablechoiceofdifferentmodulationmodecaneffectivelysolvethetechnicalproblem,thelightsignaltechnologyin

8、toanewstage.KeyWords:opticalsignals,opticalmodulation,electro-opticmodulation,acoustoopticmodulation,magneto-opticmodulation1引言12光调制的基本概念12. 1光调制12.2调制的目的22.3光调制的分类22.3.1内调制22.3.2外调制33模拟信号光调制特性33. 1理论描述43.2调制曲线分析44电光调制特性44. 1电光效应54.2电光调幅54.3电光调相55声光调制特性65. 1声光效应65.2声光调制器66磁光调制特性76. 1磁光效应76.2磁光调制86.3

9、光盘写入原理96.4信号的读出10参考文献11致谢121引言怎么有效的获取光信号是近年来一直为人们研究的重要课题，目前光信号的通信技术己经大大提高了，而怎么能够更有效的传输光信号变成了重要的因素，把光信号进行调制后进行传输无疑是光信号历史的一大进步，本文对光信号调制的几种类型进行分析。2光信号调制基本概念2.1光调制通过改变光波的振幅、强度、相位、频率或偏振等参数，使传播的光波携带信息的过程。2.2光调制目的对所需处理的信号或被传输的信息作某种形式的变换，使之便于处理、传输和检测。2.3光调制分类按调制位置是在光源内发生还是在光源外进行分为内调制和外调制,按调制元件应用的物理效应分为电光调制、

10、声光调制、磁光调制；按调制的形式分模拟调制、数字调制和脉冲调制。2.3.1内调制：将要传输的信号直接加载于光源，改变光源的输出特性来实现调制；其中最简单的是对半导体激光器的驱动电源用调制信号直接控制，实现对所发射激光的强度的调制。另一方法是把调制元件（如电光、声光晶片）放在激光器的谐振腔内，用要传输的信号控制该调制元件物理性质的变化，改变光腔参数，实现调制激光输出。2.3.2外调制：在光源外的光路上放置调制器，将要传输的信号加载于调制器上，当光通过调制器时，透过光的物理性质将发生改变，实现信号的调制。2.3.3模拟调制：信号连续改变载波的强度、频率、相位或偏振。特点是在任何时刻信号的幅度与波参

11、数的幅度之间对应。凝n|p41iu时间时间2.3.4脉冲调制：对信号的幅度按一定规律间隔取样，用脉冲序列作载波。(<J>冲876543210100(4)011/insI/)T1S4'I(1)1100(4)!O0时囱2.3.5对信号的幅度按一定规律间隔取样，以编码的形式转变为脉冲序列。载波脉冲在时间上的位置是固定的幅度是被量化的。常采用两电平表示的二进制编码形式。3模拟信号调制特性3.1理论描述：在目前的光调制方式中，使用最为广泛的调制发生就是所谓的光“强度调制方式”。也即，在强度调制方式下，己调制的光信号强度中的变化与输入的调制信号的变化相同。如果要用严格地表示，则只能使用

12、光电场或光磁场来描述了。原因在于，光信号最终还是由电场和磁场构成的。这里，我们用光电场来描述已调制的光信号随时间的变化规律：eT(t)=Aml+x(t)l/2cos(co乙+4)在上式中：ejt)表示在发送端已调信号的光电场随时间的变化规律；Aml+x(t)1/2为光载波信号的包络(注意：其中含有输入调制信号的信息。因此，在接收端我们实际是从这部分信号恢复出我们的有用信号的)；x(t)为调制信号(即需要传输的有用信息)；3。为光载波信号的角频率(对应的匚即为光载波信号频率)；t为时间变量；6为随机相位。在接收端，通过包络检测器(PIN/APD)和低通滤波器就可以恢复出x(t)了。包络检测器PI

13、N/APD是光电二极管，因此它们都属于非线性器件。假设包络检测器的输入输出满足如下的典型关系：id(t)=a0+a1eR(t)+a2eR2(t)+a3eR3(t)+在上式中：e.(t)表示在接收端收到的已调信号的光电场。通过包络检测器，从a2eR2(t)分量中就可以得到含有x(t)的信号，即包络检测器输出的信号电流中就包含了直流信号、x(t)信息以及其他高频的信号(当然也含有交调失真信号)。通过隔直流电路(最简单的就是一个电容)和低通滤波器(最高工作频率就是x(t)的频率)，就可以恢复出原来的发送信号了。3.2调制曲线描述在下图中，包括了LED(光源)的P-I特性曲线(调制电流与LED输出光功率的变化曲线)、已调信号功率P(t)与时间的变化曲线以及输入调制信号电流i(t)(x(t)的电流表示形式)随时间的变化曲线。在图中，Im、玲分别表示LED的直流偏置电流、不失真最小调制电流及不失真最大调制电流，其中Ib=(hin+Imax)/2o模拟信号的类型非常多，例如正弦信号、PAM(脉